JP2003522438A - データバスシステムにおいてスタンド−アローン装置及びスレーブ装置として使用する装置 - Google Patents

データバスシステムにおいてスタンド−アローン装置及びスレーブ装置として使用する装置

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JP2003522438A
JP2003522438A JP2000615908A JP2000615908A JP2003522438A JP 2003522438 A JP2003522438 A JP 2003522438A JP 2000615908 A JP2000615908 A JP 2000615908A JP 2000615908 A JP2000615908 A JP 2000615908A JP 2003522438 A JP2003522438 A JP 2003522438A
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    • G06F13/00Interconnection of, or transfer of information or other signals between, memories, input/output devices or central processing units
    • G06F13/38Information transfer, e.g. on bus
    • G06F13/40Bus structure
    • G06F13/4004Coupling between buses
    • G06F13/4022Coupling between buses using switching circuits, e.g. switching matrix, connection or expansion network
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    • G06F13/38Information transfer, e.g. on bus
    • G06F13/40Bus structure
    • G06F13/4063Device-to-bus coupling
    • G06F13/4068Electrical coupling

Abstract

(57)【要約】 装置は、USBバスシステムのようなデータバスシステムにおいて使用するために設けられる。装置(14)は、データ伝送線(124)及び電源線(120−122)を含むバスケーブル(12)を介してホスト(10)に結合され得る。装置(14)は、電源が電源線(120−122)に接続されているか否かを検知する。電源の接続が検知されたか否かに依存して、装置(14)は、それぞれスレーブモード又はスタンド−アローンモードで動作し始める。スレーブモードでは、装置(14)は、データ伝送線を介して受信するコマンドを待つ。スタンド−アローンモードでは、装置(14)は、ケーブルを介する通信から独立して動作する。好ましくは、装置は、データ伝送線(124)の電位の引き上げを可能にすることでホストに対して装置がスレーブモードにあるか否かをシグナリングする。実施例では、検知及びシグナリングは、単一の制御ノード(149)を介して制御される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は、USBバスシステムのようなデータバスシステムにおいて使用する
装置に関する。
【0002】 USBシステムは、PCT特許出願WO99/08422(本出願と同じ出願
人に譲受され、出願人参照番号PHN16496)から公知である。USBバス
システムは、USBケーブルを介して装置に接続されるホスト局を有する。接続
は、USBケーブルに接続されるハブ局を介して直接的でなくてもよく、又は、
ホスト局自体がUSBケーブルに接続されて直接的でもよい。
【0003】 USBケーブルは、第1及び第2の電源線と、第1及び第2のデータ伝送線と
を有する。電源線は、ホスト局から装置へ(又は、装置が直接接続されていない
場合、全ての中間の局から)電力を供給する機能を有する。マウス又はキーボー
ドのようなUSB装置は、USBケーブルから受信する電力によって夫々の動作
を駆動する。他の装置は、夫々電源を有してもよく、USBケーブルからの電力
を使用しない。
【0004】 データ伝送線は、ホストと装置の間でデータを通信する機能を有する。データ
は、装置を制御するためにホストから装置に送られるコマンド及びマウスの位置
の更新又はキー・ストロークのようなデータを含む。USBバスシステムは、デ
ータ伝送線を介する全てのメッセージの通信がホストによって制御され、装置が
ホストから受信される命令を待つスレーブとして動作する点で階層的である。
【0005】 データ伝送線は、USBケーブルへの装置の取り付けをシグナリングする機能
を有する。全ての装置は、全ての時間、更に、ホスト局がスタート・アップした
後にUSBケーブルに取り付けられてもよい。バスシステムは、データ伝送線の
電位を第1の電源線の電位に引き向ける。装置は、データ伝送線の一つと第2の
電源線の間で接続される抵抗器を含み、それにより、装置がUSBケーブルに取
り付けられるときデータ伝送線の電位は、第2の電源線の方に引き向ける。ホス
ト局は、データ伝送線の電位を(直接的に又はハブ局を手段として)モニタする
。データ伝送線の電位が第2の電源線の電位の方にシフトされる場合、「接続状
態」が生じるとされ、ホスト局に対して装置が取り付けられたことをシグナリン
グする。一旦ホスト局が「接続状態」を検知すると、ホスト局は、装置をセット
アップし、装置を動作させるために装置と通信を始める。
【0006】 WO99/08422による装置は、第2の抵抗器と直列の切換器を有する。
装置がオンにされるとき、切換器は、最初導通せず、装置自体が初期化された後
にだけ導通となる。従って、装置は、取り付けと「接続状態」の発生の間に遅延
を発生する。遅延は、ホストが装置を動作させるために装置と通信し得る前に装
置に初期化する機会を与える。ホスト局がないとき、又は、ホスト局がオフにさ
れるとき、装置は動作されない。
【0007】 早期に出願された特許出願第EP99201337.5号(本出願を出願する
時点では未公表であり、本特許出願と同じ出願人に譲受される)は、本出願では
、参照として組込まれ、ホスト局をサブシステムに接続させるハブ或いはサブシ
ステムのホストのいずれかとして装置がどのように使用され得るかを記載する。
しかしながら、この早期に出願された特許出願は、活性的なホスト局の不在又は
存在を検出するために電源を使用することを記載しない。
【0008】 本発明は、装置がケーブルを介して活性的なホスト局に接続されないときにも
装置を使用することを可能にする方法を提供することを目的とする。
【0009】 本発明による装置は、請求項1に記載する。装置は、USBバスシステムにお
いて使用されることが好ましい。本発明によると、装置は、スタンド−アローン
モードで動作を始められるか否かを判断するため、又は、スレーブとして動作さ
れるようホスト局からのデータ伝送を待つために、バスケーブル上に電源が存在
又は不在かを使用する。電力がバスケーブルを介して供給されない場合、装置は
、スタンド−アローンモードで動作する。
【0010】 「スタンド−アローン」いった場合、装置がバスシステムにおいてホスト局の
「スレーブ」として動作しないことを意味する。スタンド−アローンモードでは
、装置は、データ伝送線からの全てのメッセージと無関係に動作する。装置は、
ホスト局に検知される場合にとる動作、又はホスト局によるコマンド下でだけと
る動作を始める。「スタンド−アローン」は、装置に接続されるバス−サブシス
テムのためのホスト局として装置自体が動作する可能性を排除しない。請求項2
は、本発明による装置の実施例を記載する。本実施例では、装置は、スタンド−
アローンモードにあるとき、「接続状態」(データ伝送線の電位を一方の電源線
の電位に引き戻す)の形成を可能にしない。これは、装置がスタンド−アローン
モードで動作する間にバスシステムに取り付けられるとき、ホスト局が装置との
通信を突然始めることを防止する。スレーブモードでは、「接続状態」の形成は
、通常可能である。
【0011】 請求項3は、ホスト局が存在するか否かを感知し、「接続状態」の発生を制御
するために夫々制御回路の単一の接続を使用する本発明による装置の実施例を記
載する。データ伝送線は、接続状態を設定するようデータ伝送線の電位を離すた
めに電位源に抵抗性素子を介して接続される。好ましくは、電位源は、電源線か
ら得られる。
【0012】 本発明による装置の別の実施例は、請求項5に記載する。この実施例は、装置
がスタンド−アローンモード或いはスレーブモードに最初に入った後にも、装置
が活性的なバスシステムに取り付けられているか否かを装置が試験し続けること
を可能にする。従って、装置は、スタンド−アローンモード又はスレーブモード
での動作中に電源線上で電源が検知されるか否かに依存して、スタンド−アロー
ンモードからスレーブモード又はスレーブモードからスタンド−アローンモード
に切換えられ得る。装置は、スタンド−アローンモードからスレーブモードへの
切換、或いは、スレーブモードからスタンド−アローンモードへの切換、又は、
夫々の切換を提供してもよい。
【0013】 スレーブモードからスタンド−アローンモードへ切換えるとき、又は、スタン
ド−アローンモードからスレーブモードへ切換えるとき、装置の切断及び接続を
シミュレーションするために、データ伝送線と電源線の第1の電源線の間での抵
抗性の接続が夫々オフ及びオンにされることが好ましい。更なる実施例では、装
置は、夫々電源をモニタし接続状態のシグナリングを制御するために装置の制御
回路に単一の接続を使用する。
【0014】 本発明による装置のこれら及び他の有利な面は、以下の図面を参照してより詳
細に説明する。
【0015】 図1は、バスシステムを示す図である。バスシステムは、ホスト局10と、ホ
スト局にケーブル12を介して接続される装置14とを有する。ホスト局は、例
えば、USBホスト局、又は、一つ以上のハブに接続されるホスト局を含むUS
Bシステムの一部でもよく、ケーブル12は、ハブのポートに結合される。ケー
ブル12は、電源線120及び122と、データ伝送線124及び126とを有
する。装置14は、装置14をケーブル12に接続させるコネクタ16を有する
。装置14は、データ伝送線124及び126を介してメッセージを受信及び送
信するためにデータ伝送線124及び126に結合されるデータ受信回路140
を含む。
【0016】 装置14は、(例えば、適切にプログラムされたマイクロ制御器として実行さ
れる)制御回路142と、接続回路144と、抵抗器146及び148とを有す
る。制御回路142は、ノード149を介して接続回路144の制御入力に結合
される入力/出力接続を有する。ノード149は、抵抗器146及び148を介
してケーブル12の電源線120及び122に夫々結合される。装置14は、独
自の電源(図示せず)によって駆動される。
【0017】 動作において、ホスト局10は、最初に電源電圧を電源線120及び122上
で供給する。この電源電圧は、システムに取り付けられるマウス又はキーボード
のように独自の電源を有しない簡単な装置14を駆動するために使用されてもよ
い。データ伝送線124及び126は、夫々の抵抗(図示せず)を介して低電圧
の電源線122に接続される。従って、データ伝送線124及び126に対する
全ての他の接続が不在であれば、これらのデータ伝送線の電位は、電源線122
の電位に等しくなる。
【0018】 これは、最初の情況であり、装置14がケーブル12を介してホスト局10に
取り付けられる前に装置14がオンにされる前に生じる。USB仕様によると、
装置14は、データ伝送線124及び126の電位を高電源線120の電位の方
に引き上げるためにデータ伝送線124及び126の一方に接続される抵抗器(
図1中図示せず)を含む。これらデータ伝送線124及び126の電位が抵抗し
て引き上げられるため、充分に強い駆動回路を使用してこれらデータ伝送線にデ
ータ伝送信号を与えることがまだ可能である。電位の引き上げは、装置14がバ
スシステムに接続されることをホスト局10が検知することを可能にする。これ
に応答して、ホスト局10は、装置14を設定するためにデータ伝送線24及び
126を介して装置と通信を始める。その後、ホスト局は、装置へデータを書き
込み又は装置からデータを読み取り、適当であれば装置を使用するために制御信
号を送る。
【0019】 USB装置の典型的な例は、マウス、キーボード、コンピュータディスプレイ
、カメラ等である。装置14がホスト局10に取り付けられない場合、又は、ホ
スト局10がオンにされていないとき、USB装置は、従来通り不活性のままで
あり、ホスト局10が取り付けられるかオンにされてデータ伝送線上でメッセー
ジが送られ始めるまで待機する。
【0020】 本発明による装置14は、活性的なホスト局10がコネクタ16に取り付けら
れているか否かを検知し、取り付けられていない場合、スタンド−アローンモー
ドに切換えられる。装置14は、活性的なホスト局10が取り付けられているか
否かを検知するために電源線120及び122を介して供給される電源電圧を試
験する。この電源電圧が零又は所定の閾値よりも小さい場合、装置14は、スタ
ンド−アローンモードで動作し始める。例えば、装置は、局部的な情報、又は、
ホスト局10を介してインターネットに接続されるとして、インターネットを介
して得られる情報を使用して動作されてもよい。活性的なホスト局10が取り付
けられていないとき、装置14は、局部的な情報を使用して「スタンド−アロー
ン」モードで動作し始める。さもなければ、装置は、スレーブとして動作し、ホ
スト局を介してインターネットから情報(例えば、アクセスキー)を受信する。
当然のことながら、多数の他のスタンド−アローン対スレーブ動作のアプリケー
ションが可能であり、このような消費者オーディオ及びビデオ機器(ビデオレコ
ーダ、CDプレーヤ、テレビジョン、オーディオセット等)は、システムの一部
としてホストによって制御されるかスタンド−アローンで動作される。
【0021】 スタンド−アローン動作とスレーブ動作の間で選択するために、制御回路14
2は、電源線120及び122に結合される接続を有する。制御回路142は、
活性的なホスト局10が装置14に接続されているか否かを感知するためにこの
接続を入力に切換える。活性的なホスト局10が接続されている場合、抵抗器1
46及び148は、電圧分割器を形成する。(抵抗器146は、抵抗器148よ
りも小さく、ノード149の電位は、低電源線122の電位よりも高電源線12
0の電位に近い)。これは、ノード149における高電圧を結果として招き、こ
れは、制御回路142によって検知され、制御回路142は、その結果スレーブ
として動作するよう装置を設定し始める。装置がケーブル12から切断される場
合、高電源線用の接続が浮遊しノード149の電位は、制御回路42に接続され
る低電源の電位に引き下げられる。結果として、制御回路は、装置14をスタン
ド−アローンモードで動作させるようセットする。同様にして、電源電圧が電源
線120及び122に印加されない場合、ノード149における電圧は、低く、
装置はスタンド−アローンモードで動作される。
【0022】 好ましくは、活性的なホスト局10の存在を確認するこの試験は、定期的に繰
り返され、それにより、装置14は、電源電圧の出現又は消去に依存してスタン
ド−アローンモードとスレーブモードの間で切換えられ得る。
【0023】 装置14がスレーブモードで動作されるとき、モード引上げ回路をデータ伝送
線124及び126の一方に接続することでホスト局10に検知可能にさせるべ
きである。好ましくは、この引上げ回路は、例えば、装置14が自身を初期化し
ているとき、スタンド−アローンモードで動作されるとき、又は、制御回路がス
タンド−アローンモード又はスレーブモードのいずれかで動作するかをまだ判断
していないときのように、装置14がスレーブモードで動作する準備ができてい
ないとき、動作しない。
【0024】 この目的のために接続回路144が設けられる。制御回路142の制御の下、
接続回路144は、データ伝送線124及び126の一方の電位を引き上げるか
、又は、この電位を受動的又は能動的に引き下げることを可能にする。図1に示
すように、制御回路142に接続される単一のノード149が接続回路を制御す
るために使用される。これは、制御回路142の出力ピンの使用を節約するため
、好ましい実施例である。しかしながら、電源線120及び122上の電圧を感
知し、接続回路144を制御するために制御回路142の別々の入力及び出力(
図示せず)を夫々使用しても当然のことながらよい。
【0025】 単一のノード149が使用される場合、接続回路144は、電源線120及び
122上に十分な電源電圧があることによりノード149の電位が高いとき、デ
ータ伝送線124及び126の引き上げを可能にしないように配置される。装置
14がスレーブモードで動作されることができるとき、制御回路142は、ノー
ドへのその接続をノード149に低電圧を駆動する出力ピンに切換える。ノード
における電圧が低いとき、接続回路144は、データ伝送線124及び126の
引き上げを可能にする。好ましくは、接続回路は、ノード149の電位の立上が
りに遅延された応答を提供するために設計される。従って、電源電圧が電源線上
にまだ存在するか否かを感知するために、引き上げは、制御回路142がノード
への接続を(高インピーダンス)入力に一時的に切換える場合、短期間の間隔(
例えば、1ミリ秒)の間活性的なままである。これは、装置14をシステムから
切断することなく電源の定期的な試験を可能にする。
【0026】 図2は、接続回路144の実施例を示す図である。接続回路144は、PMO
Sトランジスタ20と、抵抗器22と、コンデンサ24とを有する。PMOSト
ランジスタ20の主電流チャネルは、データ伝送線124及び126(図示せず
)の一方のための接続Dと高電源線120(図示せず)のための接続VBUSの
間で抵抗器22と直列して切換えられる。コンデンサ24は、PMOSトランジ
スタの主電流チャネルと並列して切換えられる。更に図2には、抵抗器146及
び148、ノード149と、図1からの低電源線122(図示せず)のための接
続GNDとが示される。
【0027】 動作において、抵抗器22は、PMOSトランジスタ20が導通するとき、デ
ータ伝送線124及び126の電位を引き上げる役割を担う。ノード149にお
ける電圧は、PMOSトランジスタ20が導通するか否かを制御する。抵抗器1
46及び148は、ノード149への制御回路142の接続が入力に切換えられ
るとき、PMOSトランジスタ20のゲートソース電圧がその閾値電圧以下にな
るよう選択される。この場合、データ伝送線124及び126は、抵抗器22に
よって引き上げられず、ホスト局10は、ケーブルに接続されていないとする。
【0028】 制御回路142がノードへのその接続を出力に切換え、ノード149の電圧を
引き下げるとき、PMOSトランジスタ20は、導通される。結果として、抵抗
器22は、データ伝送線124及び126の電位を引き上げ、ホスト局10に対
して装置が接続され(スレーブとして動作できる)ことを示す。
【0029】 ケーブルの電源線120及び122を介して電力がまだ供給されるか否かを感
知するために、制御回路142がノード149への接続を入力に簡単に切換戻す
とき、コンデンサ24は、データ伝送線の電位を引き上げ続けることを抵抗器2
2に一時的に可能にさせる。コンデンサ24のキャパシタンスは、制御回路14
2がノード149の電位を試験するのに必要とする時間の間に著しく放電しない
よう選択される。従って、制御回路は、システムへの接続を中断することなく電
源を試験する一方でスレーブ状態におかれ得る。
【0030】 当然のことながら、制御回路は、この機能を実施する一つの可能な実施例に過
ぎない。例えば、抵抗器をVBUSとDの間に接続し、装置が接続されないこと
をシグナリングするようDの電位を引き下げるためにNMOSトランジスタを使
用してもよい。この場合、電源の存在を確認するための試験中にノード149の
電位が一時的に高くなるときNMOSトランジスタを導通しないように維持する
ために、バッファ回路(例えば、リセット可能な遅延回路)がノード149とN
MOSトランジスタの間に含まれてもよい。ノード149が感知する間、トラン
ジスタ20を一時的に導通するように維持するためにコンデンサ24の代わりに
、同様のバッファがノード149とPMOSトランジスタ20のゲートの間で使
用されてもよい。更に、抵抗器22は、ケーブル12から受信する電源VBUS
の代わりに、(図2の場合、PMOSトランジスタ20を介して)装置14の電
源に接続されてもよい。しかしながら、ケーブルからの電源への接続は、PMO
Sトランジスタ20が正確に動作することを確実にすることを容易にするため、
図2の場合において好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 バスシステムを示す図である。
【図2】 接続回路の実施例を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),JP,US (72)発明者 レーナエルトス,ヤァン エル エル イ ェー オランダ国,5656 アーアー アインドー フェン, プロフ・ホルストラーン 6 Fターム(参考) 5B077 NN02 5K034 AA19 EE10 FF01 FF12 GG02 GG06 TT06

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ホスト局と、バスケーブルと、上記バスケーブルを介して上
    記ホスト局に結合される上記装置とを有し、 上記バスケーブルは、上記バスケーブルを介して上記バスシステムから動作電
    力を得ることを上記装置に可能にさせるためにデータ伝送線及び電源線を含み、 上記装置は、上記バスケーブルを上記装置に結合されるコネクタと、上記コネ
    クタに結合される制御回路とを有し、 上記制御回路は、上記電源線に電源が接続されるか否かを検知し、上記電源の
    接続が検知されたか否かに依存して、上記データ伝送線を介して受信されるコマ
    ンドをスレーブモードで待機し始めるかスタンド−アローンモードで動作し始め
    るために配置される、データバスシステムにおいて使用する装置。
  2. 【請求項2】 上記バスシステムは、上記電源線の第1の電源線の電位から
    上記データ伝送線の電位を引き離す引離し回路を有し、上記データ伝送線の電位
    が上記バスケーブルを介して上記電源線の上記第1の電源線の電位に引き戻され
    るか否かを検知するために配置され、上記装置が上記バスケーブルに接続されて
    いるか否かを判断し、 上記装置は、上記データ伝送線の電位を上記電源線の上記第1の電源線の電位
    に引き戻す引戻し回路を有し、 上記制御回路は、上記スレーブモード及び上記スタンド−アローンモードで動
    作されるとき夫々上記引戻し回路を実施するか実施しない請求項1記載の装置。
  3. 【請求項3】 上記バスシステムは、上記電源線の第1の電源線の電位から
    上記データ伝送線の電位を引き離す引離し回路を有し、上記データ伝送線の電位
    が上記バスケーブルを介して上記電源線の上記第1の電源線の電位に引き戻され
    るか否かを検知するために配置され、上記装置が上記バスケーブルに接続されて
    いるか否かを判断し、 上記装置は、上記データ伝送線と引き戻し電位源の間で直列に接続される第1
    の抵抗性素子及び切換素子とを有し、 上記装置は、上記切換素子の制御電極に結合されるノードと、上記ノードと上
    記電源線の上記第1の電源線及び第2の電源線の間で夫々結合される第2の抵抗
    性素子と、第3の抵抗性素子とを有し、 上記切換素子は、電力が上記電源線を介して供給され上記第2及び上記第3の
    抵抗性素子を介してだけ上記ノードの電位が影響を与えられるとき導通せず、 上記制御回路は、上記ノードに結合される入出力接続を有し、 上記制御回路は、電力が上記電源線を介して供給されるか否かを検知するため
    に上記入出力接続を入力に切換え、 上記制御回路は、引き戻しを可能にするよう上記切換素子を導通させるために
    入出力接続を出力に切換える請求項1記載の装置。
  4. 【請求項4】 上記引き戻し電位源は、上記電源線の上記第1の電源線であ
    る請求項3記載の装置。
  5. 【請求項5】 上記制御回路は、上記装置が上記スレーブモード又は上記ス
    タンド−アローンモードで動作されるとき、電力が上記電源線を介して供給され
    るか否かを繰り返し検知するために配置され、上記制御回路は、電源の不在又は
    存在が検知されるとき、夫々上記スレーブモードから上記スタンド−アローンモ
    ード及び/又は上記スタンド−アローンモードから上記スレーブモードへ切換え
    られる請求項1記載の装置。
  6. 【請求項6】 上記バスシステムは、上記データ伝送線の電位が上記バスケ
    ーブルを介して上記電源線の上記第1の電源線の電位に引き戻されるか否かを検
    知するために配置され上記装置が上記バスケーブルに接続されているか否かを判
    断し、 上記装置は、上記データ伝送線の電位を上記電源線の上記第1の電源線の電位
    に引き戻す引戻し回路を有し、 上記制御回路は、上記スタンド−アローンモードから上記スレーブモード、又
    は、上記スレーブモードから上記スタンド−アローンモードへ切換えられるとき
    、上記引き戻し回路を夫々可能及び/又は不可能にする請求項5記載の装置。
  7. 【請求項7】 上記引戻し回路は、上記データ伝送線と引き戻し電位源の間
    で直列に接続される第1の抵抗性素子及び切換素子と、上記切換素子を導通から
    導通しないよう切換えることがシグナリングされた後、制限された時間間隔の間
    に電圧を上記切換素子上で保持する遅延素子とを有し、 上記装置は、上記切換素子の制御電極に結合されるノードと、上記ノードと上
    記電源線の上記第1の電源線及び第2の電源線の間で夫々結合される第2の抵抗
    性素子と、第3の抵抗性素子とを有し、 上記切換素子は、電力が上記電源線を介して供給され、上記ノードの電位が上
    記第2及び上記第3の抵抗性素子を介してだけ影響を与えられるとき導通せず、 上記制御回路は、上記ノードに結合される入出力接続を有し、 上記制御回路は、電力が上記電源線を介して供給されるか否かを検知するため
    に上記入出力接続を入力に切換え、 上記制御回路は、上記装置が上記スレーブモードで待機するとき、上記切換素
    子を導通させるために入出力接続を出力に切換える請求項6記載の装置。
  8. 【請求項8】 上記バスシステムは、USBバスシステムである請求項1記
    載の装置。
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